首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 影像检验论文 > 影像诊断论文 > 多模态影像在心脏疾病诊疗中的应用与进展

多模态影像在心脏疾病诊疗中的应用与进展

2020-12-22 572 上传者：管理员

摘要：心脏疾病的早期准确评估,在临床管理中具有重要意义。影像技术是评价心脏结构与功能的首选方法。针对各类心脏疾病,不同的影像技术评价其病理结构与病理生理改变,具有不同作用与价值。多模态影像评估模式融合不同模态图像信息,克服单一成像技术的局限性,能更全面提供病变解剖和功能信息,在心脏疾病的精准评估和个性化医疗中扮演重要角色。本文对多模态影像在几种常见心脏疾病诊疗中的应用与进展进行简述。

关键词：
临床医学
多模态影像
影像技术
心脏病
精准诊疗
加入收藏

现代影像技术发展迅速,在心脏疾病的临床管理中发挥至关重要的作用。自1895年伦琴发现X线以来,医学影像学的3大分支放射医学、核医学与超声医学,从解剖结构成像发展到分子功能成像,从单纯的影像诊断发展到微创介入治疗,从个体诊断发展到人工智能大数据分析,技术进步日新月异。但各种成像技术原理不同,信息量相对单一片面,在具体疾病的诊断上各具优势与不足,单一模态影像技术难以对心脏疾病进行全面的精确评估。将不同模态图像的信息融合,实现多模态影像评估,可使多种影像信息互补和交叉验证。针对多模态影像在先天性心脏病、瓣膜病、心肌病、心脏占位、冠状动脉疾病等心脏常见疾病中的诊疗应用与进展,本文拟对此进行介绍。

1、先天性心脏病

先天性心脏病(congenitalheartdisease,CHD)发病率约为8‰,最常见的为房间隔缺损、室间隔缺损与动脉导管未闭[1]。心血管多模态成像发展迅速,在CHD的早期诊断与准确评估方面起重要作用。

20世纪60年代,CHD的成像主要依赖于有创性经导管心血管造影。随着超声技术的发展,超声心动图因无创、便携与实时成像,成为评估CHD心血管功能与解剖学的首选方法。经胸超声心动图(transthoracicechocardiography,TTE)与经食管超声心动图(transesophagealechocardiography,TEE)可系统评估心脏异常部位的解剖形态与血流动力学改变。在CHD外科微创封堵治疗的术前诊断、术中引导与监测、术后评价中,TEE起到重要作用。与X线透视相比较,术中TEE可实时显示封堵器位置,观察缺损口周围残边情况,评估术后残余瘘发生率。Ewert等[2]首次在无X射线辅助下,应用TEE引导行房间隔缺损封堵术,成功率86%。近年来,心腔内超声(ICE)作为TTE的替代方法,用于引导CHD微创介入手术。

超声心动图对心脏本身与主、肺动根部的解剖结构与血流成像优于其他影像技术。当超声成像质量不佳时,或评价主、肺动脉的远端时,电子计算机断层扫描(computedtomography,CT)和心脏磁共振(cardiacmagneticresonance,CMR)具有独特优势,特别是可显示心脏与大血管的全貌,这对评估复杂CHD具有重要价值。

2、瓣膜病

瓣膜性心脏病(valvularheartdisease,VHD)是我国主要心血管疾病之一,最常见的是各种二尖瓣病变,其次为主动脉瓣病变。

多模态影像在VHD诊断中发挥重要作用,超声心动图是评价VHD的首选影像学方法,TTE与TEE可对VHD患者心脏结构、功能及血流动力学改变提供信息。以二维斑点追踪(two-dimensionalspeckletrackingimaging,2D-STE)为代表的心肌形变成像技术,可客观有效地评价心肌局部或整体的运动功能,可用于诊断VHD中隐匿性左室功能障碍;CT对瓣膜钙化及血管钙化较为敏感;CMR可评估瓣膜反流程度,准确定量分析心肌纤维化程度。最新4DFlowMRI技术[3],通过对3个相互垂直维度进行速度编码,可获得3D相位对比电影成像,直观显示心腔及大血管的血流方向、流量、流速以及湍流动能及管壁剪切力等参数,为VHD的治疗、预后及随访提供增量信息。

近年来,瓣膜病介入治疗方法不断涌现,如经导管主动脉瓣置换术、肺动脉瓣及三尖瓣置换术,经皮二尖瓣环成形术、三尖瓣成形及修复术等。多模态成像可结合多种影像技术,获取准确的解剖和功能数据,辅助临床医生进行全方位术前评估,术中引导与术后评价。Kliger等[4]对20例患者的CT图像与透视图像进行融合,使用CTA-透视融合成像指导穿刺,获得良好效果。TEE可准确定位穿刺部位,对瓣膜进行实时性、节段性分析,评估人工瓣膜功能及瓣周瘘。Faletra等[5]将3D-TEE图像融合至数字减影血管造影荧光屏上,当C臂透视移动时,3D-TEE图像可根据X射线投影自动重新定位。Khalil等[6]将主动脉瓣超声图像与术前心脏CT融合,能更全面评价主脉瓣病变,为经导管主动脉瓣置换术提供引导。

3、心肌病

心肌病病因复杂,表现多样。2008年,欧洲心脏病学会(ESC)从临床角度出发,将心肌病分为扩张型、肥厚型、限制型、致心律失常性与未分类心肌病[7]。对于可疑心肌病患者,在临床问诊、心电图、胸片与实验室检查基础上,推荐超声心动图评估诊断,无法确定病因时,进一步行CMR、核素显像等协助明确病因及确诊。

常规超声心动图可评价心肌病患者的形态学改变、心室壁厚度及回声变化,并对心室壁行运动和功能评价。实时三维超声心动图(real-timethreedimensionalechocardiography,RT-3DE)实时采集、显示立体图像,可全面分析心脏形态和功能,其对心肌病的评价与CMR检查具有较好相关性。2D-STI及3D-STI可对心脏纵向、径向、周向及扭转运动进行定量分析,已应用于多种心肌病的临床研究。超声造影成像(contrast-enhancedultrasound,CEUS)具有良好可行性及重复性,在诊断左心室心尖异常和左心室心肌致密化不全中具有关键作用。

当超声声像图质量欠佳,或因其他原因致测量受干扰时,易造成测量误差而漏诊。CT、CMR具有较高的时间空间分辨率,可清晰、直观地对心脏行大视野、任意层面的无盲区成像。除常规的形态功能评估外,CMR常用于评估肥厚型心肌病患者的心肌纤维化程度。研究表明,心肌延迟强化(lategadoliniumechancement,LGE)技术能准确评估心肌纤维化情况,有助于选择恰当的临床干预方式,解除左心室流出道梗阻[8]。此外,T1mapping技术和DWI技术较传统LGE技术可更准确对心肌纤维化进行定量分析。CMRTagging技术是评价心肌形变的标准方法,可鉴别不同性质的心肌局灶性增厚。

4、心脏占位

心脏占位病变主要分为肿瘤性与非肿瘤性病变,发病率为0.0017%～0.33%[9]。虽较为少见,但占位病变来源复杂,分类繁多,临床处置方法与预后显著不同,其早期、准确与及时评价,在临床上意义重大。

常规超声心动图可评估心脏占位性病变的位置、大小、形态、附着、活动度及血流动力学改变。TEE成像能对微小病灶的发现及评估提供额外信息;心腔及心肌CEUS可识别病灶轮廓,获得病变组织灌注信息。心脏血栓多表现为充盈缺损,而肿瘤组织则表现为不同程度的强化特点。CMR能精确鉴别不同占位病变的组织学特征,在鉴别真、假占位病变与良、恶肿瘤方面有重要价值。临床上常用评价心脏占位病变的CMR技术,有白血电影成像,黑血T1、T2加权成像,对比增强成像,心肌首过灌注成像与钆增强成像等。近年来,CMR定量技术发展迅速,T1mapping、T2mapping可早期精确区分脂肪病变与囊性病变,细胞外间质容积分数可评估胶原纤维比例。正电子发射型计算机断层显像(positronemissioncomputedtomography,PET)及单光子发射计算机断层成像术(single-photonemissioncomputedtomography,SPECT)可与CT、CMR互补,其中18F-FDG-PET/CT结合了PET的高组织分辨率和CT的精确解剖定位优势,对心脏占位的良恶性鉴别有重要作用。SPECT/CT诊断神经内分泌肿瘤原发灶与转移灶具有高灵敏度和特异度。PET/CMR集结了PET与MR优势,可清晰显示病灶具体位置及组织特性,从面鉴别其良恶性,有助于治疗方案制定[10]。

5、冠状动脉疾病

目前在临床上,冠状动脉造影结果是诊断冠状动脉疾病(coronaryarterydisease,CAD)的金标准,其他各种成像技术也可提供详细的冠状动脉解剖及功能信息,协助临床医生制定CAD治疗策略,评估预后。

超声心动图在CAD中应用广泛,包括对心绞痛和心肌梗死急性综合征的诊断、并发症的评价以及预后评估。美国心脏病学会和美国心脏协会明确指出,超声心动图是已知或疑似CAD患者的临床诊断工具[11]。负荷超声心动图诊断CAD的敏感性与特异性分别为88%、83%[12],其无电离辐射的优点,也使其广泛应用于年轻患者及妊娠患者中。静脉超声对比剂与三维超声心动图联合使用,可量化评估心肌灌注。冠状动脉CT血管造影,可通过三维解剖成像评估狭窄程度、斑块信息,还可分析衰减信号,评估冠状动脉粥样硬化斑块的病理特征。Hulten等[13]对1869例急性胸痛患者分析结果表明,CCTA明显缩短了患者的住院时间。SPECT是目前最常使用的心肌灌注成像技术,可提供定性或半定量评估参数。Berman等[14]发现,当冠状动脉狭窄大于50%时,SPECT诊断的灵敏度和特异度分别达到86%和74%。PET可定量评估心肌血流量和心肌微循环,其敏感度及特异度均优于SPECT。PET心肌代谢显像剂以18F-FDG为主,其识别存活心肌的敏感性高,对CAD患者预后评价具重要意义。

多种影像技术的融合可为CAD评价提供增量信息。Masuda等[15]利用融合技术,对陈旧性心肌梗死患者行18F-FDG-PET/CMR检查,综合心肌功能及解剖信息,融合图像显示LGE延迟强化区域的18F-FDG摄取也降低,能有效辅助决策。Kirisli等[16]发现,相较于单独使用SPECT或CTA图像,应用SPECT-CTA融合图像时,CAD的诊断率由74%增加至84%。

6、心包疾病

心包疾病是临床上的常见疾病,其疾病谱广泛,病理改变不一,而发病率及病死率都较高,因此需行准确诊断,做出恰当治疗。心包疾病可以是孤立性疾病,也可以是全身性疾病的部分表现,主要包含心包炎、心包积液、心脏压塞、缩窄性心包炎等。按病因可分类为感染性心包炎及非感染性心包炎。

目前,心包疾病评价影像学方法包括X线、超声心动图、CT、CMR、PET、心肌核素等。其中CT、CMR被视为超声心动图之外的重要补充影像评价方法,而PET、心肌核素仅用于部分特定患者的评价,不推荐作为常规方法。

急性心包炎在心包疾病中最为常见。急性心包炎患者在出现症状24h内,行超声心动图检查,可评估心包积液、心脏压塞、心包缩窄及局部室壁异常,以便于急性心包炎的危险分级。

心包慢性炎症导致缩窄性心包炎时,心包脏壁层增厚、黏连甚至钙化,心脏舒张受限,引起一系列循环障碍。常规超声可对心包厚度、室壁运动、胸腔积液、腹水、下腔静脉与肝静脉等进行测量与评估。心肌应变成像可为缩窄性心包炎的诊断提供额外信息。Sengupta等[17]发现,缩窄性心包炎患者圆周应变、扭转和舒张早期心尖解旋速度明显降低,而纵向应变、位移及左心室基底段舒张早期运动速度与正常对照组无明显差异。CT和CMR可提供补充信息,用于超声检查欠佳的患者。

7、心脏毒性评价

以蒽环类药物为代表的传统抗肿瘤药物和以曲妥珠单抗为首的靶向治疗药物,在提高肿瘤治疗疗效的同时,易损伤心肌细胞,导致心血管系统功能紊乱。癌症幸存者发生心血管疾病的概率为正常人的8倍[18]。多模态影像可早期评估化疗药物所致的心脏毒性,有助于临床的早期识别及适当干预。

常规超声心动图可评估患者心室结构和功能,观察心脏瓣膜、心外膜等结构,是肿瘤患者化疗前、中、后期心脏结构与功能评估的首选方法。左心室射血分数(leftventricularfraction,LVEF)是评估左心室收缩功能的常用参数,其减低与心力衰竭相关。美国超声心动图协会及欧洲超声心动图协会首选Simpson法评估LVEF,并将LVEF下降大于10%,且低于50%作为诊断标准[19]。2D-STI/3D-STI可评价心肌在纵向、径向、周向上的运动,可早期高敏感性、特异性评价心功能改变。Kang等[20]发现,整体长轴应变(globallongitudinalstrain,GLS)可较早反映化疗药物的心脏毒性作用,并可预测心功能不全。CMR可评价瓣膜反流、检测心脏原发肿瘤,评估心肌细胞水肿和纤维化。当患者超声心动图图像质量欠佳,难以准确评估LVEF,或表现出临床症状,而超声心动图、多门控放射性核素心室造影图均未检测出相应心肌功能障碍时,推荐使用CMR。CT多门控采集扫描与多门控放射性核素心室造影,具较高准确性及重复性,但其辐射性使应用受限。

8、小结

综上所述,多模态影像联合评价对心脏疾病的诊断具有重要意义。全世界多个学会与相关学会,已组织专家撰写共识,强调在心脏疾病的临床管理中,应发挥多模态影像的作用与价值,科学制定多模态影像的应用规范。多种成像方式的准确应用,形态学、解剖学、功能学影像数据的紧密结合,是多模态影像的重要提升方向。

参考文献：

[8]李烨,黄璇,张乔柔,等.肥厚型心肌病与左室肥厚性疾病的影像学鉴别进展[J].临床心血管病杂志,2020,36(8):696-700.

谢明星,王睿,张丽.多模态影像在心脏疾病诊疗中的应用与进展[J].临床心血管病杂志,2020,36(12):1071-1074.